KR100543411B1 - 고주파 통신 모듈의 패키징 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고주파 통신 모듈의 패키징 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 본딩 와이어를 통해 고주파 통신 모듈의 상면에 형성된 패드와 전기적으로 연결되는 패키징 장치의 급전선 하부에 이중의 금속층을 형성함으로써, 이를 통해 병렬 커패시턴스를 형성해 본딩 와이어로 인한 고주파 기생 인덕턴스를 감소시켜 고주파 영역에서의 급전선 전송 특성을 향상시킬 수 있도록 한다.

고주파, 모듈, 패키징, 금속, 단자, 이중층, 급전선

Description

고주파 통신 모듈의 패키징 장치 및 그 제조 방법{Packaging apparatus of high frequency communication module and manufacturing method thereof}

도 1은 일반적인 고주파 통신 모듈의 패키징 장치를 도시한 도면,

도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 고주파 통신 모듈의 패키징 장치를 도시한 도면,

도 5a와 도 5b는 본 발명에 따른 고주파 통신 모듈의 패키징 장치의 사용 양태를 예로 들어 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 제 1 시트 11 : 제 1 캐비티(cavity)

12 : 제 1 금속 단자 13 : 제 1 시트 구조체

20 : 제 2 시트 21 : 제 2 캐비티

22 : 제 2 금속 단자 23 : 제 2 시트 구조체

30 : 제 3 시트 31 : 제 3 캐비티

32 : 급전선 33 : 제 3 시트 구조체

40 : 제 4 시트 41 : 제 4 캐비티

42 : 제 5 캐비티 43 : 제 4 시트 구조체

본 발명은 본딩 와이어를 통해 고주파 통신 모듈의 상면에 형성된 패드와 전기적으로 연결되는 패키징 장치의 급전선 하부에 이중의 금속층을 형성함으로써, 이를 통해 병렬 커패시턴스를 형성해 본딩 와이어로 인한 고주파 기생 인덕턴스를 감소시켜 고주파 영역에서의 급전선 전송 특성을 향상시킬 수 있도록 하는, 고주파 통신 모듈의 패키징 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 고주파 대역(1GHz ~ 30 GHz)의 높은 주파수에서 사용되는 고주파 통신 모듈은 그 주파수 특성에 의하여, 짧은 길이의 신호 전달용 선로 조차도 인덕턴스(Inductance)로 작용해서 그 제조가 매우 어려웠으나, 반도체 기술의 발달로 특정 소자에 고주파 통신 모듈을 집적(MMIC)화 시킬 수 있게 됨에 따라 그 사용되는 응용범위가 확대되기 시작하였다.

하지만, 아직까지 그 집적화한 고주파 통신 모듈(MMIC)에 본딩 와이어를 통해 신호를 인가할 때 발생되는 기생 커패시턴스의 문제는 개선되어야할 여지도 남아 있는 실정인데, 도 1은 일반적인 고주파 모듈의 패키징 장치를 도시한 도면이다.

이에 도시한 바와 같이, 일반적인 고주파 통신 모듈의 패키징 장치는 고주파 회로를 하나의 반도체 소자에 집적화한 고주파 통신 모듈(1)과, 그 고주파 통신 모듈(1)을 기계적으로 보호하기 위하여 세라믹(Ceramic) 또는 에폭시 수지판 등으로 이루어지는 기판(2)과, 고주파 통신 모듈(1)의 신호 전송을 위하여 상기 기판(2)상 에 도전성 물질로 부착 형성한 패드(Pad)(3)와, 고주파 통신 모듈(1)의 신호 입출력 단자와 패드(3)를 전기적으로 연결시켜주는 본딩 와이어(4)와, 그 패드(3)와 전기적으로 연결되어 그 고주파 통신 모듈(1)을 외부와 직접 전기적으로 연결하는 리드 프레임(5)과, 전술한 소자 등을 외부의 기계적 충격 등으로부터 보호하는 패키지 커버(6)로 구성된다.

이러한, 일반적인 고주파 통신 모듈 패키징 장치는, 상기 리드 프레임(5)의 선로의 길이가 길게 형성됨으로 인하여 고주파에서 높은 인덕턴스 값을 가지게 될 뿐만 아니라, 특히 주파수가 증가할수록 본딩 와이어에 의한 기생 인덕턴스가 증가하게 되는데, 이러한 인덕턴스에 의하여 기생 발진이 발생하는 문제가 생기며, 또한 그로 인해 고주파 전송 특성 예컨대, 반사 손실이나 삽입 손실에 나쁜 영향을 미치게 되는 문제점이 발생된다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소시키기 위하여 개발된 것으로, 본딩 와이어로 인한 고주파 기생 인덕턴스를 감소시켜 고주파 영역에서의 급전선 전송 특성을 향상시킬 수 있도록 하는, 고주파 통신 모듈의 패키징 장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 위해 본 발명은 본딩 와이어를 통해 고주파 모듈의 상면에 형성된 패드와 전기적으로 연결되는 급전선의 하부에 이중의 금속층을 형성함으로써, 이를 통해 병렬 커패시턴스를 형성하여 본딩 와이어로 인한 고주파 기생 인덕턴스를 커패시턴스의 임피던스 매칭으로 감소시켜 고주파 영역에서 급전선의 전송 특성을 향상 시킬 수 있도록 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 고주파 통신 모듈의 패키징 장치 제조 방법에 대해 도 2내지 도 4를 참조하여 설명한다.

상기 도 2내지 도 4는, 본 발명인 고주파 모듈의 패키징 장치 제조 방법을 도시한 공정 순서도이다.

우선, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고주파 모듈의 패키징 장치 제조 방법은, 제 1 시트(10)의 중앙 영역에 제 1 캐비티(11)를 형성한다.

그런 다음, 인덕턴스 보상을 위해 상기 제 1 캐비티(11) 양측에 일정 거리만큼 이격된 한 쌍의 제 1 금속 단자(12)를 각기 인쇄하고, 상기 제 1 시트의 하면에는 도시되지 않은 접지층(G)을 인쇄하여 제 1 시트 구조체(13)를 형성한다.

상기 인덕턴스 보상을 위한 제 1 금속 단자(12)는 상기 제 1 캐비티(11) 양측에 금, 은, 구리 중에서 선택된 어느 하나의 전도성 페이스트를 이용해 스크린 인쇄법으로 인쇄하여 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제 1 금속 단자(12)의 길이는 100㎛ ~ 500㎛로 하고, 선폭은 후속 공정에서 형성되는 급전선 선폭의 1배 ~ 10배 정도로 넓게 하는 것이 바람직한데, 특히 길이를 150㎛ ~ 300㎛로 하고, 선폭을 2배 ~ 6배정도로 하는 것이 가장 바람직하다.

한편, 상기 제 1 시트 구조체(13)의 형성 공정과는 별도로, 상기 제 1 캐비 티(11) 형상과 동일한 형상의 제 2 캐비티(21)를, 별도로 구비된 제 2 시트(20)의 중앙 영역에 형성하고, 상기 제 1 캐비티(11) 양측에 형성된 제 1 금속 단자보다 짧은 제 2 금속 단자(22) 한 쌍을 상기 제 2 캐비티(21)의 양측 각각에 인쇄하여, 제 2 시트 구조체(33)를 형성한다.

이 때, 상기 제 2 금속 단자(22)는 상기 제 1 금속 단자(12)와 동일한 금속을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 그 길이는 50㎛ ~ 250㎛ 정도로 하는 것이 바람직하고, 그 선폭은 후속 공정에서 형성되는 급전선의 선폭보다 1배 ~ 10배정도 넓은 것이 바람직한데, 특히 그 길이가 100㎛ ~ 150㎛이고, 그 선폭이 급전선의 선폭보다 2배 ~ 6배정도 넓은 것이 가장 바람직하다.

계속해서, 상기 제 1 시트 구조체(13) 및 제 2 시트 구조체(23)의 형성 공정과는 별도로, 상기 제 1 캐비티(11) 형상과 동일한 형상의 제 3 캐비티(31)를, 별도로 구비된 제 3 시트(30)의 중앙 영역에 형성하고, 이 형성한 제 3 캐비티(31) 양측에 급전선(32)을 연속적으로 길게 인쇄하여 제 3 시트 구조체(33)를 형성한다.

아울러, 상기 공정들, 즉, 제 1, 2, 3 시트 구조체 형성 공정과는 각기 별도로 상기 제 1 캐비티(11) 영역을 포함할 정도로 큰 제 4 캐비티(41)를, 별도로 구비한 제 4 시트(40)의 중앙 영역에 형성하고, 이와 동시에 또는 각기 상기 제 4 캐비티(41)의 양측에 각기 제 5 캐비티(42)를 형성하여 제 4 시트 구조체(43)를 형성한다.

상기 제 4 시트 구조체의 제 4, 5 캐비티(41, 42)는 자동 펀처(puncher) 또는 펀칭 금형 등을 이용해 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제 1, 2, 3, 4 시트 구조체 형성시 사용되는 시트(sheet)는 800℃ ~ 900℃ 정도에서도 소성이 가능한 세라믹 그린 시트를 사용하는 것이 바람직하다.

덧붙여서, 상기 도 2에서 상기 제 4 캐비티의 상하 영역에 형성된 또 다른 캐비티(44)는 종래 시트 구조체에 형성되는 DC 라인을 노출시키는 것으로서, 이는 일반적인 기술에 속할 뿐만 아니라, 본 발명의 기술적 사상을 이탈하는 것이기에, 그에 대한 설명을 여기서는 생략한다

다음, 상기 공정들을 통해 제 1, 2, 3, 4 시트 구조체(13, 23, 33, 43)가 형성되면, 이렇게 형성된 제 1, 2, 3 시트 구조체(13, 23, 33, 43)를 기술적 순서에 따라 순차적으로 적층하고, 일축압으로 가압하여 도 3에 도시된 바와 같이, 합체시킨다.

이 때, 층간 접합력이 약하면 소성 중에 층분리(de-lamination)가 일어나거나 모서리 부분이 뭉개질 수 있기 때문에, 각 층간의 접합력을 향상시키기 위하여 글루(glue)를 코팅하여 적층하고, 적층이 종료되면 800℃ ~ 900℃정도의 온도에서 소성시키는 것이 바람직하다.

마지막으로 제 1, 2, 3, 4 시트 구조체가 합체되면, 상기 제 1 시트 구조체(13)의 접지면(G)과 특정 금속(51)으로 둘레가 도금된 금속체(50)를 예컨대, AuSn이나 AuGe 등의 브레이징 합금을 이용해 접합시켜 본 발명을 종료한다(도 4).

상기 금속체는 효과적인 열방출을 위하여 열전도성이 좋은 금속을 주로 사용하며, 예를 들면 Cu와 W가 혼합된 합금, Cu와 Mo이 혼합된 합금, 또는 Cu, Mo, Cu 가 순서대로 적층된 3층의 합금, Ni, Mo, Ni가 순서대로 적층된 3층의 합금 중에서 선택된 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 금속체(50)의 둘레는 Ni 또는 Au 중에서 선택된 어느 하나 또는 두 종이 혼합된 것으로 도금되도록 하는 것이 바람직하다.

이렇게 전술한 방법에 따라 제조되는 고주파 모듈의 패키징 장치는, 도 4에 도시된 바와 같이, 소정의 금속(51)으로 둘레가 도금된 금속체(50)와; 하면에 접지층이 형성되어 상기 금속체(50)의 상면과 접합되며, 중앙 영역에 제 1 캐비티가 형성되고, 상기 제 1 캐비티 양측 각각에 한 쌍의 제 1 금속 단자(12)가 형성되는, 제 1 시트 구조체(13)와; 상기 제 1 캐비티의 영역과 대응되는 위치에 제 2 캐비티가 형성되고, 상기 제 1 금속 단자(12)의 영역과 대응되는 위치의 제 2 캐비티 양측에 상기 제 1 금속 단자(12)보다 짧은 제 2 금속 단자(22)가 쌍으로 각기 형성되어 상기 제 1 시트 구조체(13) 상부에 적층되는, 제 2 시트 구조체(23)와; 상기 제 1 캐비티의 영역과 대응되는 위치에 제 3 캐비티가 형성되고, 상기 제 1 금속 단자(12)의 영역과 대응되는 제 3 캐비티의 양측에 급전선(32)이 연속적으로 길게 형성되어, 상기 제 2 시트 구조체(23) 상부에 적층되는, 제 3 시트 구조체(33)와; 상기 제 1 캐비티를 포함하는 영역에 제 4 캐비티가, 상기 급전선(32)의 영역에 대응되는 위치의 일부에 제 5 캐비티가 형성되어, 상기 제 3 시트 구조체(33) 상부에 적층되는 제 4 시트 구조체(43)로 이루어진다.

이렇게 이루어진 본 발명의 고주파 통신 모듈의 패키징 장치는, 급전선(32)의 하부에 이중층의 금속 단자(12, 22)를 형성함으로써, 이를 통해 병렬 커패시턴 스를 형성하여 본딩 와이어로 인한 고주파 기생 인덕턴스를 임피던스 매칭을 통하여 감소시켜 고주파 전송 특성을 향상시킨다.

도 5a와, 도 5b는 본 발명의 패키징 장치의 사용 양태에 대해 설명하기 위해, 본 발명에 따라 형성된 패키징 장치에 고주파 통신 모듈이 패키징된 사용 상태도의 평면도 및 그 단면도이다.

상기 도 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 패키징 장치에서 제 3 시트 구조체(33)에 형성된 급전선(32)의 일부가 제 4 시트 구조체(43)에 형성된 제 4 캐비티와 제 5 캐비티를 통해 노출되어 있으며, 특히, 노출된 급전선의 일부는 소정의 본딩 와이어(62)를 통해 고주파 통신 모듈(60)의 상면에 형성된 패드(61)와 전기적으로 연결되어 있다.

그리고, 도 5b에 도시된 바와 같이, 본딩 와이어(62)를 통해 고주파 통신 모듈(60)의 상면에 형성된 패드와 전기적으로 연결되는 급전선(32)의 하부에는 제 1 금속단자(12)와 제 2 금속 단자(22)로 이루어진 이중의 금속층이 형성되어 있으며, 이러한, 이중의 금속층은 급전선과 병렬 커패시턴스를 형성함으로써 본딩 와이어로 인한 고주파 기생 인덕턴스를 감소시켜, 고주파 영역으로 갈수록 종래의 내부 금속층이 없는 급전선 구조보다 반사 손실은 커지게 하고, 삽입 손실은 급격하게 작아지게 하여, 이를 통해 급전선의 전송 특성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고주파 모듈의 패키징 장치 및 그 제조 방법은 본딩 와이어를 통해 고주파 모듈의 상면에 형성된 패드와 전기적으로 연결되는 급전선의 하부에 이중의 금속층을 형성하여 본딩 와이어로 인한 고주파 기생 인덕턴스를 감소시켜 고주파 영역에서 급전선의 전송 특성을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (7)

1. 하면에는 접지층을 중앙에는 캐비티를 가지며 상기 캐비티의 양측에는 상호 이격된 한 쌍의 금속 단자를 각기 가진 제1시트 구조체를 형성하는 단계;

   중앙에 상기 캐비티와 동일한 형상의 캐비티를 가지며 그의 양측에 상기 금속 단자보다 짧은 길이의 한 쌍의 금속 단자를 가진 제2시트 구조체를 형성하는 단계;

   중앙에 상기 캐비티와 동일한 캐비티를 가지며 그의 양측에 급전선을 가진 제3시트 구조체를 형성하는 단계;

   중앙에 상기 캐비티보다 큰 크기의 캐비티를 가지며, 그 캐비티의 양측 각각에 소정 크기의 캐비티를 가진 제4시트 구조체를 형성하는 단계;

   상기 형성한 제1, 2, 3, 4 시트 구조체를 순차적으로 적층 합체하는 단계;

   상기 합체된 구조체를 소성하여 세라믹 구조체를 형성하는 단계;

   상기 단계에 따라 소성된 세라믹 구조체의 접지면을 둘레가 도금된 금속체와 접합하는 단계를 포함하여 이루어지는 고주파 통신 모듈의 패키징장치 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1, 2, 3, 4시트는

   세라믹 그린 시트인 것을 특징으로 하는, 고주파 통신 모듈의 패키징장치 제조방법.
3. 둘레가 도금된 금속체;

   하면에 상기 금속체의 상면과 접합되는 접지층을 가지며, 중앙에 제1캐비티와 그 제1캐비티의 양측에 한 쌍의 제1금속단자를 구비한 제1시트구조체;

   상기 제1캐비티와 대응되는 위치에 제2캐비티를 가지며, 상기 제1금속단자와 대응되는 위치에 해당하는 상기 제2캐비티의 양측에 상기 제1금속단자보다 짧은 한 쌍의 제2금속단자를 구비하여 상기 제1시트구조체 상부에 형성된 제2시트구조체;

   상기 제1캐비티와 대응되는 위치에 제3캐비티를 가지며, 상기 제1금속단자와 대응되는 위치에 해당하는 상기 제3캐비티 양측에 급전선을 구비하여 상기 제2시트 구조체 상부에 형성된 제3시트구조체;

   상기 제1캐비티 보다 큰 제4캐비티와 상기 급전선의 대응되는 위치의 일부에 형성되는 제5캐비티를 구비하여 상기 제3시트구조체 상부에 형성된 제4시트구조체를 포함하여 이루어진 고주파 통신 모듈의 패키징 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 금속 단자는;

   길이가 150㎛ ~ 300㎛이고,

   선폭이 급전선 선폭보다 2배 ~ 10배정도 넓은 것을 특징으로 하는, 고주파 통신 모듈의 패키징 장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 금속 단자는;

   길이가 100㎛ ~ 150㎛이고,

   선폭이 급전선 선폭보다 2배 ~ 6배정도 넓은 것을 특징으로 하는, 고주파 통신 모듈의 패키징 장치.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 금속 단자와 제 2 금속 단자는;

   금, 은, 구리 중에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 고주파 통신 모듈의 패키징 장치.
7. 제 3 항에 있어서, 상기 금속체는;

   그 둘레가 Ni 또는 Au 중에서 선택된 어느 하나 또는 두 종이 혼합된 것으로 도금된 것을 특징으로 하는, 고주파 통신 모듈의 패키징 장치.

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